Kuinka valokuva kiihdyttää valon nopeuteen niin nopeasti?

Why is our universe fine-tuned for life? | Brian Greene (Kesäkuu 2019).

Anonim

Ei vain, että fotoni kirjaimellisesti ponnahtaa itsestään pelkkään olemattomuuteen, mutta se myös, heti kun se syntyy, pulttaa pois 300 miljoonasta metrasta sekunnissa. Ei, se ei vauhdi, se ei ole olemassa tai se ei, ja jos se on, se kilpailee aina valonopeudella, kunnes se taas syöksyy tyhjäksi, kun se imeytyy.

Fotonit eivät kiihdytä, mutta ne ovat jo matkalla 300 miljoonaa metriä sekunnissa, kun niitä lähetetään. (Valokuvauskirje: Pexels)

Photonin syntymä

Elektronit sijaitsevat atomien sisällä eri energiatasolla. Kun kiihdytämme elektroneja esimerkiksi polttimoissa, volframiatomien lämmittämisen, nostamme ne suurempaan energiatasoon. Luonto kuitenkin etsii vakautta; elektronit halveksivat kiipeilyä korkeammille tasoille. Vakauden saavuttamiseksi elektronit laskevat takaisin alkuperäiseen tai jopa alempaan tasoonsa. Kun elektroni tekee tämän alaspäin, atomi lähettää fotonin. Kun miljoonat ja miljardit elektronit samanaikaisesti laskeutuvat alempaan tasoon, volframi vapauttaa massiivisen fotonivirtauksen.

Joten, pohjimmiltaan, valo tai fotoni syntyy, kun elektroni siirtyy korkeammasta energiatasosta alempaan energiatasoon. Kirjoittaja kysyy kuitenkin:

Jos olisit kurkissa atomin sisällä, olisitteko piilotettua armeijaa lukemattomia fotoneja, valmiina väijyttämään elektronin käskystä?

No ei. Elektroni hyppää alemman energian tasolle, koska se haluaa vakautta ja sen saavuttamiseksi sen täytyy menettää energiaa, joka pakotti sen nousemaan ensiksi. Kuten artikkelissa selitetään:

Maailmankaikkeus, toisin kuin lämpöenergia, ei voi tuhlata tätä järjestettyä energiaa; se joutuu lisäämään ylimääräistä energiaa jonkin verran. Tuloksena on fotonin hetkellinen luominen; se kirjaimellisesti ponnahtaa olemassa olemasta puhtaalta mitään, mitä se on.

Miten fotonit luodaan. (Kuva: Brighterorange / Wikimedia Commons)

Lähetetty fotoni juuri kulkee tai on jo matkalla 300 miljoonaa metriä sekunnissa. Se ei vauhdi 0 m / s: sta 300 miljoonaan m / s: iin välittömästi. Jotkut saattavat attribuutin tämän epäkeskisyyden fotonin täydelliseen massamäärään, mutta tämä ei ole totta. Kun vapaa neutroni lopulta hajoaa protonille, jolloin prosessissa syntyy elektronia ja neut- rininoa, myös puhtaasta olemuksesta, muuten havaitulla elektronilla havaitaan olevan jo matkalla kiinteällä nopeudella. Se ei kiihdytä, vaikka hänellä on massaa. Joten, mitä maailmassa tapahtuu?

Parempaa ymmärrystä saavutetaan, kun katsomme fotonia - ja elektronia, sillä asiaa - ei ole jäykkä orb, ei hiukkanen vaan aalto, kuten aallon rantalinnassa.

Valokuvan aalto

Elektronit käyttäytyvät kuin aallot, kun heidät lanseerataan kahden raon läpi, piirtää häiriökuvion, aivan aaltojen sormenjäljen, niiden edessä.

Elementaarinen hiukkanen voidaan katsoa häiriöksi tai herätteeksi vastaavassa aaltokentässä. Joten, kun elektroni on elektronikentän häiriö tai herätys, fotoni on sähkömagneettisen kentän häiriö tai herätys. Se on aaltoilu sähkömagneettisessa lampi. Muista kuitenkin, että kallion aiheuttama aaltoilu ei kiihdytä; ne eivät käynnisty liikkumattomina ja nopeuttavat asteittain. Sen sijaan ne säteilevät ulospäin heti, kun kivi koskettaa vettä. Fotoni tai sähkömagneettinen aalto on jo matkalla 300 miljoonaa metriä sekunnissa, koska näin aallot käyttäytyvät!

(Valokuvauskirje: Pixabay)

Jos löydät tämän absurdin, älä huoli, et ole yksin. Ajatuksettomuus johtuu siitä tosiseikasta, että meillä on taipumus erehtyä kvanttimekaanisiin hiukkasiin massan m arkipäivän esineille , joita voiman F kohdistettaessa nopeutetaan m / s²: llä . Kvanttiset mekaaniset hiukkaset ovat kuitenkin jokapäiväisiä esineitä; ne ovat toisin kuin mitä olemme vielä havainneet. Jopa Nobel-palkinnon voittaja ja yksi viime vuosisadan loistavimmista mieleistä Richard Feynman, vaikka hän oli Quantum Electrodynamics (QED) edelläkävijä, ajatteli, että "jos luulet, että ymmärrät kvanttimekaniikkaa, et ymmärrä kvanttimekaniikkaa .”